几年前，当 詹妮弗·普卢兹尼克 即将完成她在生理学和感觉系统方面的培训时，她惊讶地在肾脏中发现了一些看似不寻常的东西。那是一个 气味受体，一种在鼻子里看起来更自在的蛋白质。考虑到肾脏将废物过滤成尿液并维持血液中适当的盐分含量，很难看出气味受体在那里有什么用处。然而，当她深入研究气味受体的作用时，普卢兹尼克得出了一个令人惊讶的结论：肾脏接收来自肠道微生物群的信息，即生活在肠道中的共生细菌。
在过去的几年里，现在是约翰·霍普金斯大学生理学副教授的普卢兹尼克，以及一小群志同道合的研究人员，共同描绘了肠道居民正在告诉肾脏的信息。他们发现， 这些信息会影响血压，如果微生物被破坏，宿主就会受苦。研究人员揭示了 微生物群如何与肾脏和血管串通 以控制血液流动的直接分子水平解释。
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这种名为 Olfr78 的气味受体最初是一个孤儿：之前在鼻子的感觉组织中注意到它，但没有人知道它对哪种特定的气味或化学信使有反应。普卢兹尼克开始测试各种化学可能性，最终将候选物缩小到乙酸盐和丙酸盐。这些短链脂肪酸分子来自长链碳水化合物的发酵分解——营养学家称之为膳食纤维。人类、小鼠、大鼠和其他动物无法消化纤维，但生活在它们肠道中的细菌可以。
因此，血液中超过 99% 的乙酸盐和丙酸盐是由细菌在进食时释放的。“任何宿主贡献都非常少，”普卢兹尼克说。因此，细菌是激活 Olfr78 的唯一有意义的来源——进一步的实验表明，Olfr78 参与血压的调节。
我们的身体必须保持血压的微妙平衡，就像电流在电线中涌动一样，过高意味着爆炸，过低意味着停电。如果血压过低，生物体会失去意识；如果血压过高，心脏和血管的压力可能是致命的。因为生物体不断地向血液中注入营养物质和改变平衡的化学信号，所以控制必须是动态的。身体施加这种控制的方式之一是使用一种叫做肾素的激素，当需要维持血压时，肾素会使血管变窄。普卢兹尼克和她的同事发现，Olfr78 有助于驱动肾素的产生。
气味受体是如何继承这项工作的？气味受体的基因存在于身体的几乎每个细胞中。如果在进化过程中，这些化学传感器连接到制造激素的机制而不是嗅觉神经元，并且如果这种连接被证明是有用的，那么进化就会保留这种排列，即使在身体中像肾脏一样远离鼻子的部位也是如此。
然而，Olfr78 并不是故事的结局。当团队进行这些实验时，他们意识到另一个名为 Gpr41 的受体也在接收来自肠道微生物群的信号。在去年的一篇论文中，普卢兹尼克的第一个研究生， 尼兰加纳·纳塔拉詹，现在是哈佛大学的博士后研究员，揭示了 Gpr41 的作用，她发现 Gpr41 位于血管内壁上。与 Olfr78 一样，已知 Gpr41 对乙酸盐和丙酸盐有反应——但它降低血压而不是升高血压。此外，Gpr41 在低水平的乙酸盐和丙酸盐时开始反应，而 Olfr78 仅在高水平时才开始起作用。
以下是 各个部分如何组合在一起：当您——或小鼠，或任何其他器官和微生物以这种方式对话的宿主生物——吃了一顿饭并且膳食纤维进入肠道时，细菌会进食并释放它们的脂肪酸信号。这会激活 Gpr41，从而降低血压，因为所有消耗的营养物质都会涌入循环系统。
如果您继续进食——感恩节晚餐上的一块馅饼，另一份土豆泥——Gpr41 如果任其发展，可能会将血压降至危险水平。“我们认为这就是 Olfr78 发挥作用的地方，”普卢兹尼克说。当下一波脂肪酸到来时，该受体被触发，通过呼叫肾素收缩血管来防止血压降至最低。
对共生细菌如何控制血压的新理解是微生物群与我们的重要统计数据和健康联系起来的更广泛进展的象征。芝加哥大学的微生物群研究员 杰克·吉尔伯特说，虽然近年来关于微生物群对健康影响的模糊说法变得司空见惯，但该领域已经超越了简单地建立关联。
“每个人都在谈论承诺，”他说。但事实上，像普卢兹尼克、她的合作者和其他研究人员发表的那些充满机制细节的研究已经变得越来越多了。
去年 6 月，美国国立卫生研究院召集了 一个工作组 ，研究 微生物群对血压的控制。研究人员在马里兰州会面，讨论仍然需要回答的重要问题，包括宿主的遗传背景起什么作用——例如，微生物群对某些宿主是否比对其他宿主更重要。
托莱多大学生理基因组学教授兼高血压和个性化医学中心主任 比娜·乔说，“有很多关于获取更多数据的兴奋。[关于] 获取更多数据”。她继续说道，如果你查看 PubMed，你会发现关于微生物群文献的综述文章比研究论文还要多。综述文章引起了新研究人员的兴趣——但仍有更多细节需要敲定。
理解这些细节是了解将一组特定的微生物移植到某人身上是否可以充分重塑接受者的生物学，从而治愈健康问题，正如一些个性化医学的支持者所希望的那样。一项著名的早期研究表明，给瘦小鼠移植肥胖人类的微生物群也会使它们变得肥胖，而瘦人类的微生物群则使小鼠保持苗条。“今年早些时候发表了一篇论文……表明 也许这种情况也会发生在血压上，”普卢兹尼克说，尽管她警告说，这项研究规模很小，需要后续研究。但从理论上讲，即使换入新的细菌只能稍微降低那些有高血压遗传倾向的人的血压，从一生来看，这也可能会有所作为。
“它可能比你的基因或我的基因更容易操纵。这些更难改变，”她说。
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